Alliages au bismuth pour l'obturation et l'abandon de conduites et de puits de gaz

L’obturation et l'abandon font partie du processus de déclassement de puits dans l'industrie pétrolière et gazière. Une fois que les puits ne sont plus utilisés pour la production ou qu'ils sont jugés non rentables, ils sont bouchés et scellés afin d'empêcher toute fuite ultérieure. L’obturation et l'abandon empêche les gaz à effet de serre tels que le méthane et d'autres produits pétroliers bruts nocifs de s'échapper dans l'environnement, protégeant ainsi l'écosystème et la vie marine en haute mer.

Traditionnellement, le ciment est le principal matériau utilisé pour boucher et sceller les puits de forage. Toutefois, le ciment n'est pas totalement imperméable et se détériore avec le temps sous l'effet de facteurs tels que les fluctuations de température, les réactions chimiques et les contraintes mécaniques. Malheureusement, plusieurs cas de fuites de bouchons au ciment et de rejets de substances nocives dans l'environnement ont été signalés. Pour garantir l'intégrité et la stabilité à long terme de ces puits abandonnés (le bouchon doit durer jusqu'à 3 000 ans pour pouvoir être déployé en mer du Nord, comme l'indique Offshore Energies UK), les alliages au bismuth sont apparus récemment comme un matériau d'obturation novateur.

Pourquoi utiliser des alliages au bismuth ?

Dilatation lors de la solidification : Les alliages au bismuth peuvent être conçus pour se dilater légèrement, de 3 à 6 %, lors de la solidification, contrairement au retrait et aux fractures périphériques qui en résultent et qu’on observe avec les ciments classiques. Ceci garantit une étroite liaison mécanique avec le tubage du puits de forage et dans les parties annulaires à l'extérieur du tubage, ce qui améliore l'efficacité du scellement.

Point de fusion : Le point de fusion des alliages à base de bismuth pour différentes compositions peut varier de 124 °C à 330 °C. Cette caractéristique permet le déploiement plus efficace et contrôlé de l'alliage sans affecter le tubage du puits, ainsi que l’obturation temporaire et la maintenance. Le choix d'un alliage spécifique ayant un point de fusion approprié peut se baser sur la température du puits de forage, le matériau du tubage et la technologie de chauffage utilisée.

Variabilité de la composition : Les alliages au bismuth offrent une grande flexibilité en termes de composition. En ajustant le pourcentage en métaux individuels, tels que l'étain, l'argent, l'antimoine et l'indium, il est possible de créer différentes variantes d'alliages au bismuth. Il est ainsi possible de personnaliser les propriétés physiques, mécaniques et chimiques des alliages pour les adapter aux différentes caractéristiques des puits de forage.

Perméabilité : Les alliages au bismuth ont une perméabilité apparente nulle, ce qui garantit une étanchéité totale sur l’ensemble du volume.

Durabilité à long terme : Les alliages au bismuth résistent à la corrosion, à l’eau salée, au CO₂ et au pétrole brut, et maintiennent leur intégrité structurelle à haute température. Ces propriétés garantissent longévité et efficacité du matériau d’obturation.

Densité élevée et faible viscosité : L'association d'une densité élevée et d'une faible viscosité permet à l'alliage fondu de pénétrer dans les zones étroites et difficiles d'accès du puits de forage sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une pompe. Les vides, les irrégularités et les fractures dans le puits de forage sont comblés plus efficacement avec l’alliage fondu qu'avec du ciment. 

Non-toxique : Les alliages au bismuth sont non-toxiques et respectueux de l'environnement, contrairement au ciment, qui contient des additifs et des produits chimiques susceptibles de contribuer à la contamination des sols et des nappes phréatiques.

Économique : Le coût de déclassement d'un puits varie de 100 000 $ par puits à terre à 1-10 millions de dollars par puits en mer. Les coûts de cimentation et d’appareil de forage représentent à eux seuls plus de 25 % du coût total du déclassement des puits en mer. Le coût plus élevé de l'alliage utilisé pour cimenter est compensé par la suppression du coût de cimentation et d'appareil de forage.

En outre, la faible dilatation thermique, la fatigue thermique améliorée, la résistance mécanique élevée, la résistance à la pression et au fluage des alliages à base de bismuth les ont positionnés comme le matériau potentiel et le plus recherché pour l'obturation et l'abandon de puits de gaz au cours des dernières années. Les dirigeants des compagnies pétrolières et gazières qui financent son développement témoignent de son importance vitale pour l’avenir du processus d’obturation et d’abandon de puits de gaz.

Indium Corporation a effectué de nombreuses recherches internes sur les alliages fusibles. Nous avons la capacité et l’expertise nécessaires pour affiner les caractéristiques d’alliages à base de bismuth en fonction des besoins des clients et de l’industrie. Si vous êtes intéressé par l’application d’alliages à base de bismuth dans le domaine de l’obturation et de l’abandon ou dans toute autre industrie, n'hésitez pas à nous faire part de vos besoins et des problèmes que vous rencontrez. Bouchons les puits ensemble.